| 研究課題/領域番号 |
24KJ1908
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分37020:生物分子化学関連
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| 研究機関 | 大阪公立大学 |
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研究代表者 |
福田 瑛吾 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-23 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2026年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2025年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2024年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
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| キーワード | テルペノイド / ハイブリッド合成 / テルペン環化酵素 / ドッキングシミュレーション / 非天然型基質 / 人工基質 / 酵素 / 生合成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、ジテルペン合成酵素に対して人工の基質を作用させることで、化学変換容易なテルペン様化合物を酵素に作らせる。さらに、得られた化合物を化学変換することで、多様な構造をもつ人工テルペンアナログを合成する。具体的には、（１）ドッキングシミュレーションを用いた人工基質の設計と合成、（２）人工基質の酵素変換、（３）酵素反応生成物の化学変換を行い、テルペン合成酵素を用いた複雑分子合成法の基盤を確立する。
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| 研究実績の概要 |
ジテルペン合成酵素に非天然型基質を取り込ませ、新規化合物を合成することを試みた。設計した非天然型基質が酵素に取り込まれるかどうかを検証するために、ジテルペン環化酵素（CotB2）とのドッキングシミュレーションを実施した。天然型基質であるゲラニルゲラニル二リン酸がCotB2に取り込まれたときの立体配座を基準として、設計基質のうち酵素ポケット内で同様のコンフォメーションを取るものを反応が進行しやすい基質候補として抽出した。次いで、候補基質を入手容易なゲラニオールから化学合成した。CotB2は大腸菌にプラスミドを導入し、発現することで調製した。緩衝液中、マグネシウムイオンの存在下、候補基質をCotB2と反応させた。反応が進行しているかどうかを分析するために、GC-MS、LC-MS分析を行った。各分析により環化が進行したと推定される反応について、さらにスケールを上げて反応を行い、生成物を単離・精製した。化合物の構造はNMRにより解析した。その結果、カルボニルおよびハロゲンを含む人工テルペン類が生成していることがわかった。カルボニル、ハロゲンを含む非天然型基質のCotB2による環化反応は初の例であり、カルボニル、ハロゲンを足がかりとした化学変換による複雑分子合成法の基礎となる非天然型基質の酵素反応手法を確立することができた。現在、酵素反応生成物の化学変換と天然物の合成を進めることで、生成物の立体化学の決定を行っている。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
研究計画に沿って研究が進められている。（１）ドッキングシミュレーションを用いた人工基質の設計と合成、（２）人工基質の酵素変換が完了したため。現在は（３）酵素反応生成物の化学変換を行っており、多様な複雑分子を合成することを目標としている。現在いくつかの天然物合成を進めており、酵素反応生成物特有の反応性についても分かりつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
酵素反応生成物の化学変換のため、人工基質とCotB2の量的供給を行う。また、酵素反応生成物の化学変換によって得られた複雑分子の有用性を探るため、生物活性評価を行う。
並行して、（１）人工基質の設計・合成、（２）人工基質の酵素変換のサイクルを回し、さらに多様な官能基をもつ人工基質の酵素変換を試みる。酵素反応生成物が得られた場合は化学変換を試みる。
変異酵素による環化反応も試み、非天然型基質と非天然型酵素を組み合わせた複雑分子合成の可能性を探る。
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